关于Base64编码更精确和全面的介绍请参考rfc2045。
大概的转换步骤：
1，首先选出64个字符，包括大小写字母(a-z,A-Z)，数字(0-9)和符号'+','/'作为一个集合(其实加上作为padding的'='该是65个字符)。
2，然后，按(3*8=4*6)每3个8位字节转化为4个6位的字节(高2位补0)的形式,将输入的字节序列都转换成只包含base64集合中的字符的另一个字节序列，如下简图:
转换前：
.--------+--------+--------.
|aaaaaabb|bbbbcccc|ccdddddd|
`--------+--------+--------`
转换后：
.--------+--------+--------+--------.
|00aaaaaa|00bbbbbb|00cccccc|00dddddd|
`--------+--------+--------+--------'
3，若输入字节数不是3的倍数，余1位则将其转换后补2个padding('='),余2位转换后补1个padding。
4，编码后的字符每76个占一行，至于换行符，Unix系用的LF('\n'),Windows用的是CRLF('\r''\n')，见wiki对于newline的解释。
下面是我的实现，语言用的是C,内存分配在函数内部进行,即要求客户代码使用后手动释放，换行符采用'\n'。
#include <stddef.h>
#include <malloc.h>
/* 若需控制内存分配(如内存池)，定义此宏*/
#ifndef BASE64_ALLOCATE
#define BASE64_ALLOCATE(bytes) malloc(bytes)
#endif
/* 参数为0则返回NULL */
#define CHECK_RETRUN(value) do{if(0 == (value)) return NULL;}while(0)
#define IS_BASE64VALUE(ch) (base64_index_char[ch] >= 0)
#define IS_IGNORABLE(ch) ((ch) == '\n' || (ch) == '\r') /* ignore CRLF */
#define BASE64_LINE 76
/* base64字符集合 */
static const char base64_alphabet[] =
{
'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', /* 0- 9 */
'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', /* 10-19 */
'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', /* 20-29 */
'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', /* 30-39 */
'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', /* 40-49 */
'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', /* 50-59 */
'8', '9', '+', '/' /* 60-63 */
};
/* 解码表 */
static const char base64_index_char[128] =
{
-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, /* 0-15 */
-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, /* 16-31 */
-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63, /* 32-47 ('+', '/' */
52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, /* 48-63 ('0' - '9') */
-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, /* 64-79 ('A' - 'Z' */
15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, /* 80-95 */
-1, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, /* 96-111 ('a' - 'z') */
41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, -1, -1, -1, -1, /* 112-127 */
};
/*
* 对bytes个字节的ptext编码，返回编码后的字节序列
*/
char* base64_encode(const char* ptext, size_t bytes)
{
size_t loop = bytes / 3;
size_t buf_size = 4 * ((bytes + 2) / 3) ;
char* pbuf;
char* pos; /* to skip CRLF */
char* ret;
CHECK_RETRUN(ptext);
CHECK_RETRUN(bytes);
buf_size += buf_size / 76; /* CRLF length */
ret = pos = pbuf = (char*)BASE64_ALLOCATE(buf_size + 1);
CHECK_RETRUN(pbuf);
/* 处理编码转换的部分 */
while (loop--)
{
pbuf[0] = base64_alphabet[ptext[0] >> 2];
pbuf[1] = base64_alphabet[(ptext[0] & 0x03) << 4 | ptext[1] >> 4];
pbuf[2] = base64_alphabet[(ptext[1] & 0x0F) << 2 | ptext[2] >> 6];
pbuf[3] = base64_alphabet[ptext[2] & 0x3F];
pbuf += 4;
ptext += 3;
if (pbuf - pos == BASE64_LINE) /* 检查是否应该换行 */
{
*pbuf++ = '\n';
pos = pbuf;
}
}
/* 对于最后"特殊"字节的处理*/
switch(bytes % 3)
{
case 1:
pbuf[0] = base64_alphabet[ptext[0] >> 2];
pbuf[1] = base64_alphabet[ptext[0] << 4 & 0x30];
pbuf[2] = '=';
pbuf[3] = '=';
break;
case 2:
pbuf[0] = base64_alphabet[ptext[0] >> 2];
pbuf[1] = base64_alphabet[(ptext[0] << 4 & 0x30) | ptext[1] >> 4];
pbuf[2] = base64_alphabet[ptext[1] << 2 & 0x3C];
pbuf[3] = '=';
break;
default:
break;
}
*pbuf = '\0'; /* null terminated */
return ret;
}
/*
* 对bytes个字节的ptext解码，返回解码后的字节序列
*/
char* base64_decode(const char* ptext, size_t bytes)
{
size_t buf_size = 3 * (bytes - bytes/(BASE64_LINE+1)) / 4;
const char* end = ptext + bytes;
char* pbuf;
char* ret;
char quad[4] = {0}; /*四个字节一组 */
char byte;
int cnt;
CHECK_RETRUN(ptext);
CHECK_RETRUN(bytes);
ret = pbuf = (char*)BASE64_ALLOCATE(buf_size + 1);
CHECK_RETRUN(pbuf);
do
{
cnt = 0;
while (cnt < 4)
{
byte = *ptext++;
if (IS_BASE64VALUE(byte) && !IS_IGNORABLE(byte))
{
quad[cnt++] = base64_index_char[byte];
}
}
/* 解码部分 */
pbuf[0] = quad[0] << 2 | quad[1] >> 4;
pbuf[1] = quad[1] << 4 | quad[2] >> 2;
pbuf[2] = quad[2] << 6 | quad[3];
pbuf += 3;
}while (ptext < end);
*pbuf = '\0'; /* null terminated */
return ret;
}